Primeri vprašanj o temperaturi in toploti

15 primerov vprašanj o temperaturi in toploti

Kalibracija termometra

1. Umerjeni termometer X kaže -30 ^°C za ledišče vode in 90 ^°C za vrelišče vode. Temperatura 60 ^°C za X je enaka ...

A. 20 ^° C

B. 45 ^° C

50 ^° C

D. 75 ^° C

E. 80 ^° C

Razprava

Znano je, da:

Zmrzišče vode na termometru X = -30^o

Vrelišče vode na termometru X = 90^o

Vprašano: 60^oX = ….. ^oC

Odgovor:

Na Fahrenheitovi lestvici je ledišče vode 32^oF in vrelišče vode je 212^oF. Med lediščem in vreliščem vode je razlika 212.^o - 32^o = 180^o.

Na Celzijevi lestvici je ledišče vode 0^oC, vrelišče vode pa je 100^oC. Med lediščem in vreliščem vode je razlika 100 °C.^o - 0^o = 100^o.

Na lestvici X je ledišče vode -30^oX in vrelišče vode je 90^oX. Med lediščem in vreliščem vode je razlika 90 stopinj.^o – (-30^o) = 90^o + 30^o = 120^o.

Pretvori lestvico X v lestvico Celzija:

Pravilen odgovor je D.

Širitev

2. Kovinska palica se segreje na temperaturo 80^oDolžina C postane 115 cm. Če je koeficient linearnega raztezanja kovine 3.10^{-3 o}C^-1 in začetna temperatura kovine je 30^oC, potem je začetna dolžina kovine ...

A. 100 cm

B. 101,5 cm

približno 102 cm

D. 102,5 cm

E. 103 cm

Razprava

Znano je, da:

Začetna temperatura (T1 ₎ = 30 ^° C

Končna temperatura (T2 ₎ = 80 ^° C

Sprememba temperature (ΔT) = 80^oC - 30^oC = 50^oC

Koeficient linearnega raztezanja kovine (α) = 3.10^{-3 o}C^-1

Končna dolžina kovine (L) = 115 cm

Vprašano: Začetna dolžina kovine (L_o)

Odgovor:

Formula za podaljšanje dolžine:

Pravilen odgovor je A.

3. Medeninasta palica je na začetku dolga 40 cm. Ko jo segrejemo na temperaturo 80 ^° C, njena dolžina postane 40,04 cm. Če je koeficient linearnega raztezanja medenine 2,0 x 10⁻⁶ ^{° C⁻¹} , ^je začetna temperatura medeninaste palice…

A. 20 ^° C

B. 22 ^° C

25 ^° C

D. 30 ^° C

E. 50 ^° C

Razprava

Znano je, da:

Končna temperatura (T2 ₎ = 80 ^° C

Začetna dolžina (L_o) = 40 cm

Končna dolžina (D) = 40,04 cm

Povečanje dolžine (ΔL) = 40,04 cm – 40 cm = 0,04 cm

Koeficient linearnega raztezanja medenine (α) = 2,0 x 10^{-5 o}C^-1

Vprašano: Začetna temperatura (T₁)

Odgovor:

Formula za raztezanje kovine:

0,04 = (2,0 x 10^-5)(40)(80 – T₁)

0,04 = (80 x 10^-5)(80 – T₁)

0,04 = 0,0008 (80 – T₁)

0,04 = 0,064 – 0,0008 T₁

0,0008 T₁ = 0,064 - 0,040

0,0008 T₁ = 0,024

T1 = 30 _° ^C

Pravilen odgovor je D.

Prenos toplote s prevodnostjo

4. Kovinske palice enake velikosti, vendar izdelane iz različnih kovin, so spojene, kot je prikazano na spodnji sliki. Če je toplotna prevodnost kovine I 4-krat večja od prevodnosti kovine II, potem je temperatura na stičišču obeh kovin ...

A. 45⁰ C

B. 40⁰ C

C. 35⁰ C

D. 30⁰ C

E. 25⁰ C

Razprava

Znano je, da:

Enaka velikost stebla

Toplotna prevodnost kovine I = 4k

Toplotna prevodnost kovine II = k

Temperatura kovinske konice I = 50⁰ C

Temperatura kovinske konice II = 0⁰ C

Vprašano: Temperatura na stičišču obeh kovin

Odgovor:

Formula za hitrost prenosa toplote s prevodnostjo:

Opis: Q/t = hitrost prenosa toplote, k = toplotna prevodnost, A = površina, T1 _- T2 ₌ sprememba temperature, l = dolžina palice

Temperatura na mejni ravnini P in Q:

Dve kovinski palici A in B sta enake velikosti, zato sta površina (A) in dolžina (l) palic izločeni iz enačbe.

Pravilen odgovor je B.

5. Bodite pozorni na naslednjo izjavo!

(1) Prevodnost kovin

(2) Temperaturna razlika med kovinskimi konci

(3) Dolžina kovine

(4) Kovinska masa

Dejavniki, ki določajo hitrost širjenja toplote v kovini, so ...

A. (1), (2) in (3)

B. (1) in (4)

C. (2) in (4)

D. (3) in (4)

Samo E. (4)

Razprava

Na podlagi formule za hitrost prenosa toplote s prevodnostjo so dejavniki, ki določajo hitrost prenosa toplote, prevodnost kovine (k), temperaturna razlika med koncema kovine (T) in dolžina kovine (l). Masa kovine nima vpliva.

Pravilen odgovor je A.

6. Dve palici PQ enake velikosti, vendar iz različnih vrst kovin, sta pritrjeni, kot je prikazano na spodnji sliki. Če je koeficient toplotne prevodnosti P dvakrat večji od koeficienta toplotne prevodnosti Q, potem je temperatura na meji med P in Q ...

A. 84 °C

B. 78°C

72°C

D. 70°C

V. 90°C

Razprava

Znano je, da:

Palice PQ imajo enako velikost.

Koeficient toplotne prevodnosti kovine P (k_P) = 2k

Koeficient toplotne prevodnosti kovine Q (k_Q) = k

Vprašanje: Temperatura na mejni ravnini P in Q

Odgovor:

Formula za hitrost prenosa toplote s prevodnostjo:

Opis: Q/t = hitrost prenosa toplote, k = toplotna prevodnost, A = površina, T1 _- T2 ₌ sprememba temperature, l = dolžina palice

Temperatura na mejni ravnini P in Q:

Palice PQ so enake velikosti, zato sta A in l izločena iz enačbe.

Ni pravilnega odgovora.

Sprememba oblike

7. 1 kg ledu pri temperaturi 0 ^oC, zmešanega z 0,5 kg vode pri temperaturi 0 ^oC, potem pa…

A. del vode zamrzne

B. del ledu se stopi

C. ves led se stopi

D. vsa voda zmrzne

E. masa ledu v vodi ostaja konstantna

Razprava

Beseda led označuje vodo v trdni obliki, beseda voda pa vodo v tekoči obliki.

Pri temperaturi 0^oLed prehaja iz trdnega v tekoče stanje. Da led spremeni agregatno stanje, mora absorbirati toploto. Led je pomešan z vodo, zato mora led absorbirati toploto iz vode. Vendar je tudi temperatura vode 0 °C.^oC, tako da led ne more absorbirati toplote. Tako masa ledu v vodi ostane konstantna.

Pravilen odgovor je E.

Črno načelo

8. V železni posodi z maso 200 gramov je 100 gramov olja pri temperaturi 20 ^oC. V posodo damo 50 gramov železa s temperaturo 75 °C. ^oC. Če se temperatura posode dvigne za 5^oC in specifična toplota olje = 0,43 kalorije/g ^oC, potem je specifična toplota železa ...

A. 0,143 kalorije/g ^oC

B. 0,098 kalorij/g ^oC

C. 0,084 kcal/g ^oC

D. 0,075 kalorije/g ^oC

E. 0,064 kcal/g ^oC

Razprava

Znano je, da:

Masa železne posode (m) = 200 gr

Začetna temperatura železne posode (T₁) = 20^oC

Olje je v železni posodi, tako da je temperatura olja = temperatura železne posode.

Končna temperatura železne posode (T₂) = 20^oC + 5^oC = 25^oC

Masa olja (m) = 100 gramov

Specifična toplota olja (c olja) = 0,43 cal/g ^oC

Začetna temperatura olja (T₁) = 20^oC

Olje je v posodi tako, da je olje v toplotnem ravnovesju z železno posodo. Če je torej končna temperatura železne posode 25^oC, potem je končna temperatura olja 25^oC.

Končna temperatura olja (T₂) = 20^oC + 5^oC = 25^oC

Masa železa (m) = 50 gramov

Začetna temperatura železa (T₁) = 75^oC

Železo je potopljeno v olje v posodi, zato je železo v toplotnem ravnovesju z oljem in posodo. Če je torej končna temperatura posode 25^oC, potem je končna temperatura likalnika 25^oC.

Vprašano: Specifična toplota železa (c železa)

Odgovor:

Toplota, ki jo sprošča železo:

Q = mc ΔT = (50)(c)(75-25) = (50)(c)(50) = 2500c kalorij

Toplota, ki jo absorbira železna posoda:

Q = mc ΔT = (200)(c)(25-20) = (200)(c)(5) = 1000c kalorij

Toplota, ki jo absorbira olje:

Q = mc ΔT = (100)(0,43)(25-20) = (43)(5) = 215 kalorij

Blackovo načelo pravi, da v zaprtem, izoliranem sistemu toploto, ki jo sprosti objekt z visoko temperaturo, absorbira objekt z nizko temperaturo.

Sproščeni Q = absorbirani Q

2500c = 1000c + 215

2500°C – 1000°C = 215

1500c = 215

c = 215/1500

c = 0,143 kal/g ^oC

Pravilen odgovor je A.

9. Kozarec, ki vsebuje 200 gramov vode s temperaturo 20 °C, je napolnjen s 50 grami ledu s temperaturo -2 °C. Če pride do izmenjave toplote samo med vodo in ledom, potem ko je doseženo ravnovesje, dobimo naslednje: (c vode = 1 cal/gr °C; c_es = 0,5 kal/gr°C; L = 80 kal/gr)

A. ves led se stopi in temperatura je nad 0 °C

B. ves led se stopi in temperatura je 0 °C

C. Ne stopi se ves led in temperatura je 0 °C

D. temperatura celotnega sistema je pod 0 °C

E. del vode zamrzne in temperatura sistema je 0 °C

Razprava

Znano je, da:

Vodna masa (m_zrak) = 200 gramov

Temperatura vode (T_zrak) = 20^oC

Specifična toplota vode (c_zrak) = 1 kal/gr°C

Masa ledu (m_es) = 50 gramov

Temperatura ledu (T_es) = -2^oC

Specifična toplota ledu (c_es) = 0,5 kal/gr°C

Toplota taline (L) = 80 kal/gr

Odgovor:

Segrevanje za dvig temperature ledu z -2^oC do 0^oC:

Q = mcΔT

Q = (50 gramov)(0,5 kal/gr°C)(0^oC – (-2^oC))

Q = (50)(0,5 kalorije)(2)

Q = 50 kalorij

Segrejte, da se ves led stopi v vodo:

Q = m L = (50 gramov)(80 kal/gram) = 4000 kalorij

Segrevajte, da znižate temperaturo vse vode z 20^oC do 0^oC:

Q = mcΔT

Q = (200 gramov)(1 kal/gr°C)(0^oC – (20^oC))

Q = (200)(1 kcal)(-20)

Q = -4000 kalorij

Pozitiven predznak pomeni dodajanje toplote, negativni predznak pa sproščanje toplote.

Segrejte, da se temperatura ledu dvigne na 0^oC je 50 kalorij, toplota, potrebna za taljenje vsega ledu, pa je 4000 kalorij. Torej je skupna toplota, potrebna za taljenje vsega ledu, 4050 kalorij. Razpoložljiva toplota je toplota, ki jo sprosti voda, kar je 4000 kalorij.

Sklepamo lahko, da razpoložljiva toplota ne zadostuje za taljenje vsega ledu v vodo. Večina ledu se je stopila v vodo, majhen del pa ne. Ta voda in preostali led imata temperaturo 0 °C.^oC.

Pravilen odgovor je C.

10. Kos aluminija, ki tehta 200 gramov pri temperaturi 20^oC damo v posodo z vodo z maso 100 gramov in temperaturo 80^oC. Če je znano, da je specifična toplota aluminija 0,22 cal/g ^oC, specifična toplota vode pa je 1 cal/g ^oC, potem je končna temperatura aluminija blizu ...

A. 20 ^° C

B. 42 ^° C

62 ^° C

D. 80 ^° C

E. 100 ^° C

Razprava

Znano je, da :

Masa aluminija = 200 gramov

Temperatura aluminija = 20^oC

Masa vode = 100 gramov

Temperatura vode = 80 ^° C

Specifična toplota aluminija = 0,22 cal/g ^oC

Specifična toplota vode = 1 cal/g ^oC

Vprašal končna temperatura aluminija

Odgovor :

Aluminij je v vodi, zato je končna temperatura aluminija = končna temperatura vode.

Toplota, ki jo sprosti voda višje temperature (sproščena Q) = toplota, ki jo absorbira aluminij nižje temperature (absorbirana Q)

m_zrak c (ΔT) = m_aluminij c (ΔT)

(100)(1)(80 – T) = (200)(0,22)(T – 20)

(100)(80 – T) = (44)(T – 20)

8000 – 100T = 44T – 880

8000 + 880 = 44T + 100T

8880 = 144T

T = 62^oC

Pravilen odgovor je C.

11. Kovanec z maso 50 g pri temperaturi 85 °C potopimo v 50 g vode pri temperaturi 29,8 °C (specifična toplota vode = 1 cal.g ^-1 .°C^-1 ). Če je končna temperatura 37 °C in posoda ne absorbira toplote, potem je specifična toplota kovine ...

A. 0,15 kal.g ^-1 .°C^-1

B. 0,30 kal./g ^-1 .°C^-1

C. 1,50 kal./g ^-1 .°C^-1

D. 4,8 kal.g ^-1 .°C^-1

E. 7,2 kal./g ^-1 .°C^-1

Razprava

Znano je, da :

Masa kovine (m_kovina) = 50 gramov

Temperatura kovine = 85^oC

Vodna masa (m_zrak) = 50 gramov

Temperatura vode = 29,8 ^° C

Specifična toplota vode (c_zrak) = 1 kal.g ^-1 .°C^-1

Končna temperatura mešanice = 37^oC

Vprašal specifična toplota kovine (c kovina)

Odgovor :

Toplota, ki jo sprosti kovina z višjo temperaturo (sproščena Q) = toplota, ki jo absorbira voda z nižjo temperaturo (absorbirana Q)

m_kovina c (ΔT) = m_zrak c (ΔT)

(50)(c)(85 – 37) = (50)(1)(37 – 29,8)

(c)(85 – 37) = (1)(37 – 29,8)

48 c = 7,2

c = 0,15 kal.g ^-1 .°C^-1

Pravilen odgovor je A.

12. Kocko ledu s težo 50 gramov pri 0 °C potopimo v 200 gramov vode s temperaturo 30 °C, ki je postavljena v posebno posodo. Predpostavimo, da posoda ne absorbira toplote. Če je specifična toplota vode 1 cal.g^{- 1} ° C ^-1 in talilna toplota ledu je 80 cal.g ^-1, potem je končna temperatura mešanice ...

A. 5 °C

B. 8°C

11°C

D. 14°C

V. 17°C

Razprava

Znano je, da :

Masa ledu (m_es) = 50 gramov

Temperatura ledu = 0 °C

Vodna masa (m_zrak) = 200 gramov

Temperatura vode = 30 ^° C

Specifična toplota vode (c_zrak) = 1 kal.g^{- 1} ° C ^-1

Talilna toplota ledu (L_es) = 80 kal.g ^-1

Vprašanje : končna temperatura mešanice

Odgovor :

Najprej ocenite končno stanje:

Toplota, ki jo voda sprosti za znižanje svoje temperature s 30^oC do 0^oC:

Q_lepas = m_zrak c_zrak (ΔT) = (200)(1)(30-0) = (200)(30) = 6000

Toplota, potrebna za taljenje vsega ledu:

Q_taljenje = m_es L_es = (50)(80) = 4000

Toplota, porabljena za taljenje vsega ledu, je le 4000, medtem ko je količina razpoložljive toplote 6000. Sklepamo lahko, da je končna temperatura mešanice nad 0.^oC.

Črno načelo :

Toplota, ki jo sprosti voda = toplota za taljenje vsega ledu + toplota za dvig temperature ledene vode

(m_zrak)(c)_zrak)(ΔT) = (m_es)(L_es) + (m_es)(c)_zrak)(ΔT)

(200)(1)(30-T) = (50)(80) + (50)(1)(T-0)

(200)(30-T) = (50)(80) + (50)(T-0)

6000 – 200T = 4000 + 50T – 0

6000 – 4000 = 50T + 200T

2000 = 250T

T = 2000/250

T = 8^oC

Pravilen odgovor je B.

Spremembe agregatnega stanja

13. Spodnji graf prikazuje razmerje med temperaturo (T) in toploto (Q), ki se dovaja 1 gramu trdne snovi. Količina toplote izhlapevanja trdne snovi je…
A. 60 kalorij/gram
B. 70 kalorij/gram
C. 80 kalorij/gram
D. 90 kalorij/gram
E. 100 kalorij/gram
Razprava:Izparilna toplota je količina toplote, ki jo absorbira (ali sprosti) 1 gram predmeta, da spremeni svoje agregatno stanje iz tekočine v plin (ali iz plina v tekočino).
Znano je :
Absorbirana ali sproščena toplota: Q = 140 kalorij – 60 kalorij = 80 kalorij
Masa trdne snovi: m = 1 gram
Vprašal :
Parna toplota (L)_v) trdne snovi?
Jawab :
Formula za določanje toplote pare :
Q = m L_v
Opis: Q = absorbirana ali sproščena toplota, m = masa snovi, L_v = toplota pare
L_v = Q / m
L_v = 80 kalorij / 1 gram
L_v = 80 kalorij/gram
Pravilen odgovor je C.

14. Spodaj je graf toplote glede na temperaturo 1 kg pare pri normalnem tlaku. Vrelišče vode je 2256 x 10³ J/kg, specifična toplota vode pa je 4,2 x 10³ J/kg K, potem je toplota, ki se sprosti pri prehodu iz pare v vodo, ...
A. 4,50 × 10³ Joule
B. 5,20 × 10³ Joule
Približno 2,00 × 10⁶ Joule
D. 2,26 × 10⁶ Joule
E. 4,40 × 10⁶ Joule

Razprava:
Znano je :
Parna toplota ali vrelišče (L)_v) = 2.256 x 10³ J/kg
Specifična toplota vode (c) = 4200 J/kg K
Masa pare (m) = 1 kg
Vprašal :
Sproščena toplota (Q) ?
Jawab :
Q = m L_v
Q = (1 kg)(2.256 x 10³ J/kg)
Q = 2256 x 10³ Joule
Q = 2,256 x 10⁶ Joule
Pravilen odgovor je D.

15. Količina toplote, ki se absorbira za dvig temperature 2 kg vode z -2 ^oC do 10 ^oC je ... Specifična toplota vode = 4.200 J/kg C^o, specifična toplota ledu = 2.100 J/kg C^o, talilna toplota vode (L_F) = 334.000 J/kg
A. 760.400 J
B. 750.000 J
Približno 668.000 J
D. 600.000 J
E. 540.000 J
Razprava:
Znano je :
Masa (m) vode = 2 kg
Začetna temperatura (T) = -2 ^oC
Končna temperatura (T) = 10 ^oC
Specifična toplota ledu (c es) = 2100 J/kg C^o
Specifična toplota vode (c vode) = 4200 J/kg C^o
Talilna toplota vode (L)_F) = 334.000 J/kg
Vprašal :
Absorbirana toplota (Q) ?
Jawab :
Sprememba temperature od -2 ^oC do 10 ^oC gre skozi več stopenj.
1. faza, temperatura ledu se poveča z -2 ^oC do 0 ^oC (povečanje temperature ledu se ustavi pri ledišču vode, ki je 0 ^oC)
2. faza, ves led se stopi (trdno stanje se spremeni v tekoče pri temperaturi ledišča vode, ki je 0 ^oC)
V 3. fazi se temperatura vode ponovno zviša od 0 ^oC do 10 ^oC)
Torej od temperature -2 ^oC do 0 ^oC je voda še vedno v trdnem stanju. Pri temperaturi 0 ^oC, pride do prehoda iz trdnega v tekoče stanje. Ko se trdno stanje spremeni v tekoče, se temperatura vode ponovno poveča od 0 ^oC do 10 ^oC.
Q₁ = (m)(c es)(delta T) = (2 kg)(2100 J/kg C^o)(0 ^oC – (-2 ^oC)) = (2)(2100 J)(2) = 8400 J
Q₂ = (m)(L_F) = (2 kg) (334.000 J/kg) = 668.000 J
Q₃ = (m)(c vode)(delta T) = (2 kg)(4200 J/kg C^o)(10 ^oC - 0 ^oC)) = (2)(4200 J)(10) = 84000 J
Absorbirana toplota:
Q = Q₁ + Q₂ + Q₃
Q = 8400 J + 668.000 J + 84000 J
Q = 760.400 Joulov
Pravilen odgovor je A.

Vir vprašanja:

Vprašanja iz fizike za nacionalni izpit za višjo srednjo šolo/poklicno srednjo šolo